устройство для стабилизации напряжения асинхронного генератора

Формула изобретения

Устройство для стабилизации напряжения асинхронного генератора, содержащее три однофазных повышающих трансформатора с двумя вторичными обмотками, одну систему управления и конденсатор возбуждения, отличающееся тем, что каждый из однофазных повышающих трансформаторов содержит одну вторичную обмотку и включен в состав силового блока, каждый из которых содержит параллельно соединенные конденсатор возбуждения с встречно-параллельно соединенными первым и вторым транзисторами, выводы которых соединены с выходами вторичной обмотки повышающего трансформатора, выводы первичных обмоток повышающих трансформаторов являются выводами силовых блоков, подключенными к выводам асинхронного генератора АВ, ВС и СА и входам соответствующих систем управления силовыми блоками, а четыре выхода каждой из системы управления являются входами силовых блоков, система управления каждым из силовых блоков содержит трансформаторно-выпрямительный блок, формирователь импульсов, генератор пилообразного напряжения, датчик полярности напряжения, первый и второй логические элементы И, первый и второй усилители импульсов, при этом вход трансформаторно-выпрямительного блока является входом системы управления, а выход соединен с одним из входов формирователя импульсов, второй вход которого соединен с выходом генератора пилообразного напряжения, входы генератора пилообразного напряжения и датчика полярности напряжения соединены с первыми выходами первого и второго усилителей импульсов, выходы датчика полярности напряжения соединены с первыми входами первого и второго логических элементов И, вторые входы которых соединены с выходами формирователя импульсов, выходы первого и второго логических элементов И, соединены соответственно с первым и вторым усилителями импульсов, выходы которых соединены с управляющими входами первого и второго соответственно транзисторов и являются выходами системы управления силового блока.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к электротехнике и предназначено для стабилизации напряжения асинхронных генераторов автономных систем электроснабжения.

Известно устройство (см. а.с. СССР №469200, 1975 г.), состоящее из конденсаторов возбуждения, дополнительных конденсаторов, выпрямительного моста, управляемого электромагнитом и его исполнительного органа, управляемого полупроводникового ключа и его исполнительного органа и чувствительного элемента по напряжению. Недостатками устройства являются повышенная масса конденсаторов возбуждения и низкое быстродействие системы регулирования напряжения.

Наиболее близким по техническому решению является устройство для стабилизации напряжения асинхронного генератора (по патенту РФ №2262182, Н02Р 9/49, 2005 г.), состоящее из конденсатора возбуждения, дополнительного конденсатора, блока трех однофазных повышающих трансформаторов, встречно-параллельно соединенных тиристоров и системы управления устройством.

Недостатком устройства являются необеспечение стабилизации напряжения в несимметричных режимах работы и относительно низкое его быстродействие.

Техническим решением предлагаемого изобретения является обеспечение стабилизации напряжения асинхронного генератора в несимметричных режимах и повышение быстродействия его работы.

Поставленная задача достигается тем, что устройство для стабилизации напряжения асинхронного генератора, содержащее три однофазных повышающих трансформатора с двумя вторичными обмотками, одну систему управления и конденсатор возбуждения, согласно изобретению каждый из однофазных повышающих трансформаторов содержит одну вторичную обмотку и включен в состав силового блока, каждый из которых содержит параллельно соединенные конденсатор возбуждения с встречно-параллельно соединенными первым и вторым транзисторами, выводы которых соединены с выводами вторичной обмотки повышающих повышающего трансформатора, выводы первичных обмоток повышающих трансформаторов являются выходами силовых блоков, подключенными к выводам асинхронного генератора АВ, ВС и СА и входам соответствующих систем управления силовыми блоками, а четыре выхода каждой из системы управления являются входами силовых блоков, система управления каждым из силовых блоков содержит трансформаторно-выпрямительный блок, формирователь импульсов, генератор пилообразного напряжения, датчик полярности напряжения, первый и второй логические элементы И первый и второй усилители импульсов, при этом вход трансформаторно-выпрямительного блока является входом системы управления, а выход соединен с одним из входов формирователя импульсов, второй вход которого соединен с входом генератора пилообразного напряжения, входы генератора пилообразного напряжения и датчика полярности напряжения соединены с первыми выходами первого и второго усилителей импульсов, выходы датчика полярности напряжения соединены с первыми входами первого и второго логических элементов И, вторые входы которых соединены с выходами формирователя импульсов, выходы первого и второго логических элементов И, соединены соответственно с первым и вторым усилителями импульсов, выходы которых соединены с управляющими входами первого и второго соответственно транзисторов и являются выходами системы управления силового блока.

Новизна технического решения обусловлена тем, что в устройстве используются три силовых блока и три системы управления, подключаемых к выводам асинхронного генератора АВ, ВС и СА соответственно, что позволяет стабилизировать выходное напряжение генератора в несимметричных режимах работы, а использование встречно-параллельно включенных транзисторов позволяет повысить быстродействие системы управления.

По данным научно-технической и патентной литературы авторам неизвестна заявляемая совокупность признаков, направленная на достижение поставленной задачи, и это решение не вытекает с очевидностью из известного уровня техники, что позволяет сделать вывод о соответствии решения уровню изобретения.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 показана функциональная схема устройства, а на фиг.2 - диаграммы напряжений, поясняющие принцип его работы по стабилизации напряжения.

Устройство для стабилизации напряжения асинхронного генератора 1 (фиг.1) содержит три силовых блока 2, подключенных к выводам 3 и 4, 4 и 5, 3 и 5 асинхронного генератора 1 и три системы управления 6, также соединенных с выводами генератора 3 и 4, 4 и 5, 3 и 5 и с силовыми блоками, причем каждый из силовых блоков содержит повышающий трансформатор 7, первичная обмотка 8 которого подключена к двум соответствующим выводам асинхронного генератора 1, а также к вводу системы управления 6, а вторичная обмотка 9 повышающего трансформатора 7 подключена параллельно к конденсатору возбуждения 10 и встречно-параллельно соединенным транзисторам 11 и 12, управляющие выводы которых соединены с выводами системы управления 6.

Принцип работы устройства стабилизации напряжения асинхронного генератора рассмотрим на примере стабилизации линейного напряжения u_АВ. При протекании тока по первичной обмотке 8 однофазного повышающего трансформатор 7, во вторичной обмотке 9 наводится ЭДС. Под действием ЭДС по конденсатору возбуждения 10 течет ток, который, трансформируясь в первичную обмотку 8 повышающего трансформатора, протекает по статорным обмоткам асинхронного генератора 1. Этот ток имеет емкостной характер и обеспечивает возбуждение генератора. Стабилизация напряжения генератора осуществляется за счет изменения величины емкостного тока, протекающего через конденсатор 10.

Процесс стабилизации напряжения происходит следующим образом. С выхода генератора 3 и 4 напряжение U _AB (фиг.2, а) поступает в трансформаторно-выпрямительный блок 13 системы управления 6, где преобразуется в ведущий сигнал постоянного тока U_вых (фиг.2, б), который поступает на один из входов формирователя импульсов 14. На второй вход формирователя импульсов 14 поступает опорный сигнал от генератора пилообразного напряжения 15 U_гпн (фиг.2, б), работа которого синхронизирована с напряжением вторичной обмотки 9 трансформатора 7. Когда сигнал U_гпн <V_вых формирователь импульсов 14 формирует импульсы управления, которые поступают на один из входов логических элементов И 16, 17. На вторые входы логических элементов И 16, 17 поступает сигнал от датчика напряжения 18. При положительной полуволне напряжения на конденсаторе возбуждения 10 срабатывает логический элемент И 16 и сигнал управления U _у1 (фиг.2, в) через усилитель импульсов 19 поступает на управляющий вывод транзистора 11, при отрицательной полуволне напряжения на конденсаторе 10 срабатывают соответственно элементы 17 и 20 и управляющий сигнал U_у2 (фиг.2, г) поступает на управляющий вывод транзистора 12. Если, к примеру, напряжение U_AB на выходе асинхронного генератора уменьшится, тогда уменьшится напряжение постоянного тока на выходе элемента 13 и увеличится угол управления ₂> ₁ транзисторами 11, 12 (фиг.2, д, е), что приведет к уменьшению времени открытого состояния транзисторов 11, 12 от t₁ до t₂ (фиг.2, в, е) и увеличению емкостного тока в статорной обмотке асинхронного генератора и, как следствие, к повышению напряжения на его выводах.

Использование в устройстве трех силовых блоков, выполненных на транзисторах, и трех систем управления выгодно отличает предлагаемое устройство от известного, так как обеспечивается стабилизация напряжения асинхронного генератора в несимметричных режимах и повышается быстродействие его работы.